(57)【要約】【課題】  収差誤差信号の検出感度の絶対値を大きくするとともに、トラッキング制御時の集光光学系のシフトによる光ビーム分離手段の中心と光ビームの中心とずれが発生しても、収差誤差信号の検出感度の変化が小さい、収差検出装置を提供する。【解決手段】  情報記録媒体にて反射された光ビームを少なくとも２本の＋１次回折光に分離するホログラム素子２は、ラジアル方向に延びた光軸ＯＺを通る直線Ｄ１と、直線Ｄ１とほぼ平行な部分をなす部分を少なくとも両端部に有し、中央部において、ホログラム素子２における外周側へと膨らむ突出部４４を有しており、該突出部４４の頂きＤ５が直線Ｄ１とほぼ平行を成す分割線Ｄ２とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光光学系を通過して情報記録媒体にて反射された光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと上記光軸を含まない第２の光ビームとに分離する光ビーム分離手段と、
該光ビーム分離手段によって分離された、上記第１の光ビームと第２の光ビームとをそれぞれ別々に受光する、複数の受光部を有する光検出手段と、
上記受光部にて受光した上記第１の光ビームと第２の光ビームとの受光量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段とを備えた収差検出装置において、
上記光ビーム分離手段は、ラジアル方向に延びた光軸を通る第１の境界線と、該第１の境界線とほぼ平行を成す部分を少なくとも両端部に有し、中央部において、該光ビーム分離手段における外周側へと膨らんでおり、該膨らみの頂きが該第１の境界線とほぼ平行を成す第２の境界線とを有することを特徴とする収差検出装置。
【請求項２】
上記第２の境界線は、上記光軸と直交するトラック方向とほぼ平行であり、上記光軸を通るトラック直線に関して、互いに軸対称であって上記両端部に位置する一対の第１の直線と、該一対の第１の直線における上記光軸側の第１の端点から上記トラック直線に接近するように延びる上記トラック直線に対して傾斜した一対の第２の直線とを有し、
上記膨らみの頂きは、該一対の第２の直線における第１の端点とは反対側の第２の端点同士を繋いで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の収差検出装置。
【請求項３】
上記第１の直線と上記第１の境界線との距離が、上記光ビーム分離手段上での光ビームの有効径の半径の約３０％であると共に、上記膨らみの頂きと上記第１の境界線との距離が、上記有効径の半径の約６０％であることを特徴とする請求項２に記載の収差検出装置。
【請求項４】
上記膨らみの頂きの長さが、上記有効径の半径の約６０％であることを特徴とする請求項３に記載の収差検出装置。
【請求項５】
上記第２の直線と上記トラック直線との成す角度が、約４５度であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の収差検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の収差検出装置と、
上記球面収差検出手段によって検出された球面収差を補正する球面収差補正手段と、を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光光学系において発生する収差を検出するための収差検出装置およびこの収差検出装置を備えた光ピックアップ装置に関するものである。特に、トラッキング制御時に集光光学系が移動した場合においても、球面収差誤差信号の検出感度の変化が発生しないように光分離手段の分割パターンを最適化した収差検出装置およびこの収差検出装置を備えた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報量の増大と共に光ディスクの記録密度を高くすることが求められている。光ディスクの高記録密度化は、光ディスクの情報記録層における線記録密度を高めることやトラックの狭ピッチ化により行われてきた。この光ディスクの高記録密度化に対応するためには、該光ディスクの情報記録層上に集光される光ビームのビーム径を小さくすることが必要である。
【０００３】
光ビームのビーム径を小さくする方法として、光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置の集光光学系としての対物レンズの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を大きくすることと、光ビームの短波長化を図ることとが考えられる。
【０００４】
光ビームの短波長化に関しては、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザが実用化されており、ＤＶＤで一般に利用されてきた波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザから波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザへの光源の置き換えが可能な状況となってきている。
【０００５】
対物レンズの開口数を大きくする手法としては、従来は２枚のレンズ（２群レンズ）で対物レンズを構成する手法が提案されてきたが、最近ではレンズ設計技術やレンズ製造技術の向上により単レンズでも、ＮＡが０．８５程度の高開口数の対物レンズが実用化されている。
【０００６】
一般に、光ディスクは、埃や傷から情報記録層を保護するために、情報記録層がカバーガラスで覆われている。したがって、光ピックアップ装置の対物レンズを透過した光ビームは、カバーガラスを通過して、その下にある情報記録層上で集光されて焦点を結ぶことになる。
【０００７】
光ビームがカバーガラスを通過すると、球面収差（ＳＡ：Spherical Aberration）が発生する。球面収差ＳＡは、ＳＡ∝（ｄ／λ）・ＮＡ４・・・・・・・・・・（１）で示され、カバーガラスの厚さｄ、対物レンズのＮＡの４乗に比例し、光源の波長λに反比例する。通常、対物レンズは、この球面収差を相殺するように設計されているので、対物レンズとカバーガラスとを通過した光ビームの球面収差は、十分に小さくなっている。
【０００８】
しかしながら、カバーガラスの厚さｄが、予め定められた値からずれると、情報記録層に集光された光ビームには、球面収差が発生し、ビーム径が大きくなってしまい、情報を正しく読み書きすることができなくなる、という問題が生じる。
【０００９】
また、上記の式（１）より、カバーガラスの厚さ誤差Δｄが大きくなればなるほど、球面収差の誤差ΔＳＡが大きくなり、光ディスクの情報を正しく読み書きすることができなくなることが分かる。さらに、光源の波長λが短くなればなるほど、球面収差ＳＡが大きくなることがわかる。
【００１０】
また、光ディスクの厚さ方向へ記録情報の高密度化を進めることができるように、情報記録層を積層化して形成された多層光ディスクとしては、例えば情報記録層が２層のＤＶＤ（Digital Veratile Disc ）やＢＤ（Blu-ray Disc）が既に商品化されている。このような多層光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置は、光ディスクの各情報記録層に光ビームを十分小さく集光させることが必要である。
【００１１】
上記のような多層の情報記録層が形成された光ディスクでは、該光ディスクの表面（カバーガラス表面）から各情報記録層までの厚みがそれぞれ異なるので、光ビームが光ディスクのカバーガラスを通過する際に発生する球面収差が、各情報記録層で異なる。この場合、例えば、隣接する情報記録層で発生する球面収差の差異（誤差ΔＳＡ）は、式（１）より、隣接する情報記録層の層間距離ｔ（ｄに相当）に比例する。
【００１２】
情報記録層が２層のＤＶＤでは、光ピックアップ装置の対物レンズのＮＡが０．６程度と小さいので、上記式（１）より、カバーガラス厚さ誤差Δｄが多少大きくなっても、球面収差の誤差ΔＳＡに与える影響は小さいことが分かる。
【００１３】
したがって、従来の開口数ＮＡが０．６程度の光ピックアップ装置を使用するＤＶＤ装置では、ＤＶＤのカバーガラスの厚さ誤差Δｄによって発生する球面収差の誤差ΔＳＡが小さく、各情報記録層に集光する光ビームを十分小さく集光させることができる。
【００１４】
ところが、カバーガラスの厚さ誤差Δｄが等しくても、ＮＡが大きくなるほど大きな球面収差ＳＡが発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べて、ＮＡ＝０．８５では、約４倍の球面収差ＳＡが発生する。さらに、カバーガラスの厚さ誤差Δｄが等しくても、波長が短くなるほど大きな球面収差ＳＡが発生する。例えば、λ＝６５０ｎｍに比べて、λ＝４０５ｎｍでは約１．６倍の球面収差ＳＡが発生する。したがって、短波長光源と高ＮＡ対物レンズを使用するＢＤでは、ＤＶＤの約６．４倍の球面収差が発生することになる。
【００１５】
同様に、多層光ディスクの場合、隣接する情報記録層の層間距離ｔが等しくても、光ピックアップ装置の対物レンズのＮＡが大きくなるほど大きな球面収差の差異（誤差ΔＳＡ）が発生する。例えば、ＮＡ＝０．６に比べて、ＮＡ＝０．８５では、約４倍の球面収差の差異が発生する。したがって、上記式（１）より、ＮＡ＝０．８５のように高ＮＡになればなるほど、各情報記録層の球面収差の差異が大きくなることが分かる。
【００１６】
よって、高ＮＡの対物レンズでは、球面収差の誤差の影響が無視できず、情報の読み取り精度の低下を招くという問題が生じる。そこで、高ＮＡの対物レンズを用いて高記録密度化を実現するためには球面収差を補正する必要がある。
【００１７】
球面収差を補正する技術として、例えば、特許文献１等に、光ディスクから反射して集光する復路の光ビームを、ホログラム素子によって、該光ビームの光軸に近い第１の光ビームと、その外側の（光ビームの外周部に近い）第２の光ビームとに分離し、第１の光ビームと第２の光ビームとの集光位置が異なることを利用して球面収差を検出し、この検出結果に基づいて球面収差を補正する技術が開示されている。
【００１８】
図１４を用いて、特許文献１に記載された光ピックアップ装置の概略構成を説明する。
【００１９】
光ピックアップ装置２００において、ホログラム素子２１０、コリメートレンズ２０３、および対物レンズ２０４は、半導体レーザ２０１の光ビーム照射面と光ディスク２０６の光ビーム反射面との間に形成される光軸ＯＺ上に配置され、光検出器２０７は、ホログラム素子２１０の回折光の焦点位置に配置されている。なお、ホログラム素子２１０の代わりに、ホログラム素子２１０とは異なる分割パターン（ホログラムパターン）を有するホログラム素子２２０を用いてもよい。
【００２０】
すなわち、光ピックアップ装置２００において、半導体レーザ２０１から照射された光ビームは、ホログラム素子２１０を０次回折光として通過し、コリメートレンズ２０３によって平行光に変換された後、対物レンズ２０４を通過して、光ディスク２０６上の後述する情報記録層２０６ｃまたは情報記録層２０６ｄに集光される。
【００２１】
一方、光ディスク２０６の情報記録層２０６ｃまたは情報記録層２０６ｄから反射された光ビームは、対物レンズ２０４、コリメートレンズ２０３の順に、各部材を通過してホログラム素子２１０に入射され、ホログラム素子２１０にて回折されて光検出器２０７上に集光される。光検出器２０７は、ホログラム素子２１０の＋１次光の焦点位置に配置されている。
【００２２】
光ディスク２０６は、カバーガラス２０６ａ、基板２０６ｂ、およびカバーガラス２０６ａと基板２０６ｂとの間に形成された上述の２つの情報記録層２０６ｃ・２０６ｄから構成されている。つまり、光ディスク２０６は、２層の光ディスクであって、光ピックアップ装置２００は、情報記録層２０６ｃまたは情報記録層２０６ｄに光ビームを集光させることで、情報記録層２０６ｃまたは情報記録層２０６ｄから情報を再生し、情報記録層２０６ｃまたは情報記録層２０６ｄへ情報を記録するようになっている。
【００２３】
第１の従来例に用いられるホログラム素子２１０の分割パターンについて、図１５を用いて詳細に説明する。上記ホログラム素子２１０は、第１の領域２１０ａ、第２の領域２１０ｂ、および第３の領域２１０ｃの３つの領域を有している。
【００２４】
第１の領域２１０ａは、光軸ＯＺに直交するラジアル方向の直線Ｄ１１と、光軸ＯＺを中心とする第１の半円Ｅ１１（半径ｒ１１）の円弧とで囲まれた領域である。第２の領域２１０ｂは、光軸ＯＺを中心とする第２の半円Ｅ１２（半径ｒ１２；ｒ１２＞ｒ１１）の円弧と、第１の半円Ｅ１１（半径ｒ１１）の円弧と、直線Ｄ１１とで囲まれた領域である。第３の領域２１０ｃは、直線Ｄ１１に対して第１の半円Ｅ１１および第２の半円Ｅ１２とは反対側（図１５に示す−Ｙ方向）に位置する第３の半円Ｅ１３（半径ｒ１２）の円弧と、直線Ｄ１１とで囲まれた領域である。ホログラム素子２１０上での対物レンズ２０４（図１４）のアパーチャで規定される光ビーム２０８の有効径の半径をｒ１０（ｒ１２＞ｒ１０＞ｒ１１）とした時、ｒ１１＝０．７ｒ１０に設定することで、球面収差誤差信号（以下、「ＳＡＥＳ」と称する）の検出感度を最大にすることができる。
【００２５】
次に、第２の従来例に用いられるホログラム素子２２０の分割パターンについて、図１６を用いて詳細に説明する。ホログラム素子２２０は、第１の領域２２０ａ、第２の領域２２０ｂ、および第３の領域２２０ｃの３つの領域を有している。第１の領域２２０ａは、光軸ＯＺに直交するラジアル方向の直線Ｄ２１と、該直線Ｄ２１とＹ方向に距離ｈ５離れたラジアル方向の直線Ｄ２２と、光軸ＯＺを中心とする円（半径ｒ１２）の円弧Ｅ２１・Ｅ２２とで囲まれた領域である。第２の領域２２０ｂは、直線Ｄ２２と、光軸ＯＺを中心とする円（半径ｒ１２）の円弧Ｅ２３とで囲まれた領域である。第３の領域２２０ｃは、直線Ｄ２１と光軸ＯＺを中心とする半円（半径ｒ１２）の円弧Ｅ２４とで囲まれた領域である。
【００２６】
ホログラム素子２２０上での対物レンズ２０４（図１４）のアパーチャで規定された光ビーム２０８の有効径の半径をｒ１０（ｒ１２＞ｒ１０）とした時、直線Ｄ２１と直線Ｄ２２との距離ｈ５は、ｈ５＝０．６ｒ１０に設定されている。このように、第１の領域２２０ａと、第２の領域２２０ｂとがラジアル方向の直線Ｄ２２で分割されているため、トラッキング制御時の対物レンズシフトの影響が発生せず、ＳＡＥＳの検出感度がほとんど変化しない。
【特許文献１】特開２００２−１５７７７１号公報（２００２年５月３１日  公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
ところが、上記第１の従来例と第２の従来例とでは、以下に示すような問題が生じる。
【００２８】
図１５に示す、第１の従来例に用いられるホログラム素子２１０では、光軸ＯＺを中心とする半径ｒ１１（対物レンズ２０４のアパーチャで規定される光ビーム２０８の有効径の半径ｒ１０の約７０％の半径ｒ１１）の円の円弧で光ビームを分離することで、分離した光ビームの焦点位置ずれを最大にして検出することができる。このため、感度よくＳＡＥＳが検出できる。しかし、トラッキング制御時の対物レンズシフトによりホログラム素子２１０の中心位置と、光ビームの中心位置とが、ラジアル方向へずれると、ＳＡＥＳの感度が大きく変化して、ＳＡＥＳの検出感度が低下するという問題があった。
【００２９】
一方、図１６に示す、第２の従来例に用いられるホログラム素子２２０では、ラジアル方向の直線Ｄ２２で光ビームを分離することで、トラッキング制御時の対物レンズシフトにより光ビーム分離手段の中心位置と光ビームの中心位置とがラジアル方向にずれても、ＳＡＥＳの検出感度の変化が発生しない。しかし、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が最大となる分割（対物レンズ２０４のアパーチャで規定される光ビーム２０８の有効径の半径ｒ１０の約７０％の半径ｒ１１の円弧による分割；図１５参照）形状との形状誤差が大きいため、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が小さくなる（ＳＡＥＳの信号品質が不十分になる）という問題があった。
【００３０】
本発明は、上記の各問題点を解決するためになされたもので、その目的は、光ビームを分離する光ビーム分離手段の分割形状（分割パターン）を最適化することで、球面収差誤差信号の検出感度の絶対値を大きく（信号品質を確保）した上で、トラッキング制御時の対物レンズシフトによる球面収差誤差信号の検出感度の変化を十分小さく（抑制）することができる、収差検出装置およびこの収差検出装置を用いた光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の収差検出装置は、上記課題を解決するために、集光光学系を通過して情報記録媒体にて反射された光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと上記光軸を含まない第２の光ビームとに分離する光ビーム分離手段と、該光ビーム分離手段によって分離された、上記第１の光ビームと第２の光ビームとをそれぞれ別々に受光する、複数の受光部を有する光検出手段と、上記受光部にて受光した上記第１の光ビームと第２の光ビームとの受光量に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段とを備えた収差検出装置において、上記光ビーム分離手段は、ラジアル方向に延びた光軸を通る第１の境界線と、該第１の境界線とほぼ平行を成す部分を少なくとも両端部に有し、中央部において、該光ビーム分離手段における外周側へと膨らんでおり、該膨らみの頂きが該第１の境界線とほぼ平行を成す第２の境界線とを有することを特徴としている。
【００３２】
ここで、ラジアル方向とは、光記録媒体上に形成されたトラックの方向（トラック方向）および光軸方向に互いに直交する方向をいう。
【００３３】
集光光学系に球面収差が発生した場合、光ビームの光軸付近と、光ビームの外周部付近とでは、光ビームの焦点位置（光ビームのビーム径が最小になる位置）が異なる。この焦点位置ずれを利用して、球面収差誤差信号を求めることができる。この場合、焦点ずれが大きいほど感度の高い球面収差誤差信号を検出することができる。従って、光ビーム分離手段にてどのように、光を分離するかが重要となる。すなわち、光ビーム分離手段の分割形状（分割パターン）をどのようにするかが重要となる。また、正確な球面収差誤差信号を求めるために、トラッキング制御による球面収差誤差信号の検出感度の変化を小さくする必要もある。
【００３４】
上述の通り、従来の収差検出装置では、（ｉ）球面収差誤差信号の検出感度の絶対値が大きいか、または（ｉｉ）球面収差誤差信号の検出感度の変化が小さいかのいずれか一方のみを満たす光ビーム分離手段を備えた収差検出装置しかなく、従来、（ｉ）（ｉｉ）の両方を満たす光ビーム分離手段を備えた収差検出装置は、存在しなかった。
【００３５】
これに対して、上記構成によれば、収差検出装置に備えられた光ビーム分離手段は、ラジアル方向に延びた光軸を通る第１の境界線と、該第１の境界線とほぼ平行を成す部分を少なくとも両端部に有し、中央部において、該光ビーム分離手段における外周側へと膨らんでおり、該膨らみの頂きが該第１の境界線とほぼ平行となっている。
【００３６】
このように、ラジアル方向に延びた第２の境界線は、外周部へと膨らんだ膨らみの頂きがラジアル方向（第１の境界線が延びる方向）とほぼ平行となっており、さらに、膨らみ以外の部分（少なくとも両端部）も、ラジアル方向とほぼ平行に延びている。このように、第２の境界線は、膨らみの頂きおよび膨らみ以外の部分において、ラジアル方向に延びた直線を有しているため、光ビーム分離手段の中心と、光ビームの中心とが一致しない場合に、トラッキング制御にてラジアル方向に集光光学系をシフトさせた場合でも、光ビーム分離手段における本来の分割領域とは別の分割領域に光ビームが集光されることを防止することができる。
【００３７】
従って、各分割領域で分離された光ビームが本来の光検出手段の受光部とは異なる受光部にて受光されることがなく、この受光部から求める球面収差誤差信号の変化を少なくすることができる。それゆえ、本発明の収差検出装置は、上記（ｉｉ）を満たす。
【００３８】
上記構成によれば、第２の境界線は、中央部において、該光ビーム分離手段における外周側へと膨らんでいる。このため、光ビーム分離手段は、中央部が膨らんだ第２の境界線によって（中央部の膨らみにより）、光ビーム分離手段の中央部付近の分割形状を光軸を中心とする半円形状に近い形状の分割パターンとすることができる。従って、分割された各々の領域の集光位置のずれを利用することによって感度の高い球面収差誤差信号を検出することができる。従って、球面収差誤差信号の検出感度の絶対値を大きく（信号品質を高く）することができる。すなわち、本発明の収差検出装置は、上記の（ｉ）を満たす。
【００３９】
従って、球面収差誤差信号の検出感度の絶対値を大きく（信号品質を確保）した上で、トラッキング制御時の対物レンズシフトによる球面収差誤差信号の検出感度の変化を十分小さく（抑制）することができる。
【００４０】
また、本発明の収差検出手段では、上記第２の境界線は、上記光軸と直交するトラック方向とほぼ平行であり、上記光軸を通るトラック直線に関して、互いに軸対称であって上記両端部に位置する一対の第１の直線と、該一対の第１の直線における上記光軸側の第１の端点から上記トラック直線に接近するように延びる上記トラック直線に対して傾斜した一対の第２の直線とを有し、上記膨らみの頂きは、該一対の第２の直線における第１の端点とは反対側の第２の端点同士を繋いで形成されていることが好ましい。
【００４１】
ここで、トラック方向とは、光記録媒体上に形成されたトラックの方向と平行な方向をいう。上記構成によれば、第２の境界線の膨らみを形成する第２の直線がトラック直線に関して軸対称な傾斜した直線となっている。このため、光ビーム分離手段と光ビームの位置ずれが発生した場合に、トラック方向とラジアル方向のどちらに位置ずれした場合でも、各領域から得られる光ビームの受光量が変化する。従って、位置合わせのための分割パターンを形成することなく、光ビーム分離手段と光ビームとの位置合わせを行うことができる。
【００４２】
また、本発明の収差検出装置では、上記第１の直線と上記第１の境界線との距離が、上記光ビーム分離手段上での光ビームの有効径の半径の約３０％であると共に、上記膨らみの頂きと上記第１の境界線との距離および上記膨らみの頂きの長さが、上記有効径の半径の約６０％であることが好ましい。
【００４３】
球面収差誤差信号の検出感度の絶対値をより大きくするためには、集光光学系のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径の約７０％の半径で光ビームを分離することが望ましい。このように、光ビームを分割すると、光ビームの光軸に近い部分での光ビームの焦点位置と、光ビームの外周部に近い部分での光ビームの焦点位置とのずれが最大となる。
【００４４】
これに対して上記構成によれば、第１の直線と上記第１の境界線との距離が、上記光ビーム分離手段上での光ビームの有効径の半径の約３０％であると共に、上記膨らみの頂きと上記第１の境界線との距離が、上記有効径の半径の約６０％となっている。
【００４５】
上記約６０％および約３０％という数値は、本発明者が他の数値との比較検討を行った結果、球面誤差信号の絶対値が大きくなり、かつ、トラッキング制御による球面収差誤差信号の検出感度の変化を小さくなることを発見した数値である。
【００４６】
また、本発明の収差検出装置では、上記膨らみの頂きの長さが、上記有効径の半径の約６０％であることが好ましい。
【００４７】
上記構成によれば、光ビーム分離手段の分割パターンが、上記した望ましい分割パターンの形に近似する。従って、この光ビーム分離手段の分割パターンにて分離した光ビームの焦点ずれを最大にして球面収差誤差信号を検出することができる。それゆえ、球面収差誤差信号の検出感度の絶対値を大きくすることができる。上記６０％という数値は、本発明者が他の数値との比較検討を行った結果、球面誤差信号の絶対値が大きくなり、かつ、トラッキング制御による球面収差誤差信号の検出感度の変化が小さくなることを発見した数値である。
【００４８】
また、本発明の収差検出装置では、上記第２の直線と上記トラック直線との成す角度が、約４５度であることが好ましい。この４５度という数値は、発明者が他の数値との比較検討を行った結果、球面収差誤差信号の絶対値が大きくなることを発見した数値である。
【００４９】
また、本発明の光ピックアップ装置では、上記いずれかの収差検出装置と、上記球面収差検出手段によって検出された球面収差を補正する球面収差補正手段と、を備えていることが好ましい。
【００５０】
上記構成によれば、球面収差誤差補正手段を用いて、収差検出装置にて求めた収差誤差信号に基づいて、実際に、球面収差を補正（調整）することができる。また、上記いずれかの収差検出装置を光ピックアップ装置に設けることによって、光ピックアップ装置の光学系で発生する迷光や、目的以外の情報記録層からの不要光の影響を受けにくくなり、球面収差誤差信号の信号品質が確保できるので、安定した球面収差検出が行える。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の収差検出装置は、以上のように、上記光ビーム分離手段は、ラジアル方向に延びた光軸を通る第１の境界線と、該第１の境界線とほぼ平行を成す部分を少なくとも両端部に有し、中央部において、該光ビーム分離手段における外周側へと膨らんでおり、該膨らみの頂きが該第１の境界線とほぼ平行を成す第２の境界線とを有している。
【００５２】
従って、球面収差誤差信号の検出感度の絶対値（信号品質）を確保した上で、トラッキング制御時の対物レンズシフトによる球面収差誤差信号の検出感度の変化を十分小さく抑制することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１３に基づいて説明すると、以下の通りである。なお、本実施の形態では、本発明の収差検出装置を光記録媒体としての光ディスクに対して光学的に情報の記録・再生を行う光記録再生装置に備えられた光ピックアップ装置に用いた例について説明する。
【００５４】
図２は、本発明の光ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の概略構成を示す説明図である。本実施の形態の光記録再生装置は、図２に示すように、光記録媒体である光ディスク（情報記録媒体）６を回転駆動するスピンドルモータ６２と、このスピンドルモータ６２を駆動制御するためのスピンドルモータ駆動回路５６と、光ピックアップ装置１１とを備えている。
【００５５】
さらに、光ピックアップ装置１１は、この光ピックアップ装置１１の要部である光ピックアップ１０と、この光ピックアップ１０を駆動制御するための駆動制御部５１とを備えている。
【００５６】
光ピックアップ１０は、光ディスク６に光ビームを照射するための半導体レーザ（光源）１、ホログラム素子（光ビーム分離手段）２、コリメートレンズ３、対物レンズ（集光光学系）４および光検出器（光検出手段）７を有している。
【００５７】
また、対物レンズ４とコリメートレンズ３との間には、対物レンズ４からの光ビームあるいはコリメートレンズ３からの光ビームの光路を約９０°屈折させるミラー６３が設置されている。
【００５８】
対物レンズ４は、この対物レンズ４の外周側に配設された対物レンズ駆動機構５３によって、光軸方向（図２に示すＺ方向）あるいはラジアル方向（図２に示すＸ方向）に駆動されるようになっている。この駆動によって、光ディスク６の面振れ、偏心があっても集光スポットが、光ディスク６上の情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄの所定位置に追従するようになっている。ここで、ラジアル方向とは、光ディスク６上に形成されたトラックの方向および光軸方向に直交する方向をいう。
【００５９】
また、コリメートレンズ３は、このコリメートレンズ３の外周側に配設された球面収差補正機構（球面収差補正用アクチュエータともいう）５５によって光軸方向（図２に示すＸ方向）に駆動されるようになっており、この駆動によって光ピックアップ１０の光学系（対物レンズ４）で生じる球面収差を補正するようになっている。なお、光ディスク６、ホログラム素子２、および光検出器７については、後に詳述する。
【００６０】
駆動制御部５１は、対物レンズ駆動機構５３の駆動制御を行うフォーカス駆動回路５７およびトラッキング駆動回路６１と、球面収差補正機構５５の駆動制御を行う球面収差補正機構駆動回路（収差補正回路；球面収差補正手段）５８と、光検出器７から得られた信号から各駆動回路への制御信号を生成するための制御信号生成回路（制御回路；球面収差検出手段）５９と、上記光検出器７から得られた信号から光ディスク６に記録されている情報を再生し、再生信号ＲＦ（後述）を生成するための情報再生回路６０とを有している。
【００６１】
ここで、本発明の収差検出装置とは、ホログラム素子２、光検出器７、および制御回路５９を有している装置をいい、図２において参照符号３３にて示されている。
【００６２】
制御回路５９は、光検出器７から得た信号に基づいて、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、焦点誤差信号（ＦＥＳ）、および球面収差誤差信号（ＳＡＥＳ）を生成する。制御回路５９にて生成された、ＴＥＳは、トラッキング駆動回路６１へ、ＦＥＳは、フォーカス駆動回路５７へ、ＳＡＥＳは、収差補正回路５８へそれぞれ出力される。これらの各誤差信号に基づいて、各駆動回路は、各部材の駆動制御を行う。
【００６３】
具体的には、フォーカス駆動回路５７は、制御回路５９からＦＥＳが入力されて、このＦＥＳの値に基づいて、対物レンズ４を光軸方向（図２に示すＺ方向）に移動させて、該対物レンズ４の焦点位置ずれを補正するように、対物レンズ駆動機構５３を駆動制御する。また、収差補正回路５８は、制御回路５９からＳＡＥＳが入力されて、このＳＡＥＳの値に基づいて、コリメートレンズ３を光軸方向（図２に示すＸ方向）に移動させて、光ピックアップ１０の光学系で発生した球面収差を補正するように、球面収差補正機構５５を駆動制御する。
【００６４】
また、トラッキング駆動回路６１は、ＴＥＳが入力されて、この信号の値に基づいて、対物レンズ４をラジアル方向（図２に示すＸ方向）に移動させて、該対物レンズ４のトラッキング位置ずれを補正するように、対物レンズ駆動機構５３を駆動制御する。
【００６５】
図３は、光ピックアップ装置１１の要部である光ピックアップ１０の概略構成を示す説明図である。ここで、光ピックアップ１０の詳細について、図３を参照しながら、以下に説明する。なお、説明の便宜上、図３に示す光ピックアップ１０では、図２で示したミラー６３を省略している。
【００６６】
光ピックアップ１０において、ホログラム素子２、コリメートレンズ３、および対物レンズ４は、半導体レーザ１の光ビーム照射面と光ディスクの光ビーム反射面との間に形成される光軸ＯＺ上に配置されていると共に、光検出器７は、上記ホログラム素子２の回折光の焦点位置に配置されている。
【００６７】
すなわち、光ピックアップ１０において、半導体レーザ１から照射された光ビームは、ホログラム素子２を０次回折光として通過し、コリメートレンズ３によって平行光に変換された後、対物レンズ４を通過して、光ディスク６上の情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄに集光される。
【００６８】
一方、光ディスク６の情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄから反射された光ビームは、対物レンズ４、コリメートレンズ３の順に各部材を通過して、ホログラム素子２に入射され、ホログラム素子２にて回折されて光検出器７上に集光される。すなわち、光検出器７は、ホログラム素子２の＋１次光の焦点位置に配置されている。
【００６９】
光ディスク６は、カバーガラス６ａ、基板６ｂ、およびカバーガラス６ａと基板６ｂとの間に形成された２つの情報記録層６ｃ・６ｄから構成されている。つまり、光ディスク６は、２層ディスクであって、光ピックアップ１０は、情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄに光ビームを集光させることで、各情報記録層６ｃ・６ｄから情報を再生し、各情報記録層６ｃ・６ｄへ情報を記録するようになっている。
【００７０】
したがって、以下の説明において、光ディスク６の情報記録層は、情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄのいずれかを表し、光ピックアップ１０は、どちらの情報記録層にも光ビームを集光させ、情報を記録または再生できるものとする。
【００７１】
次に、本発明の最重要部分である、ホログラム素子２の分割形状（分割パターン）について詳細に説明する。図１は、光ピックアップ装置１１に用いられ、収差検出装置３３の一構成要素である、ホログラム素子の分割形状（分割パターン）を示す、説明図である。ホログラム素子２は、図１に示すように、第１の領域２ａと、第２の領域２ｂと、第３の領域２ｃとの３つの領域に分割されている。
【００７２】
第１の領域２ａは、光軸ＯＺを通るラジアル方向に延びた直線（第１の境界線）Ｄ１と、分割線（第２の境界線）Ｄ２と、光軸ＯＺを中心とする円（半径ｒ２）の円弧Ｅ１・円弧Ｅ２とによって囲まれた領域である。
【００７３】
分割線Ｄ２は、その中央部において、ホログラム素子２の外周側へと突出しており（膨らんでおり）、該突出部（膨らみ）４４の頂き（直線Ｄ５（後述））がラジアル方向にほぼ平行となっている。
【００７４】
より詳細には、分割線Ｄ２は、光軸ＯＺを通る上記光ディスク６のトラック方向に平行な直線（トラック直線）Ｄ８に関して互いに軸対称になるように、ホログラム素子２の両端部に位置する、ラジアル方向と平行な一対の直線（第１の直線）Ｄ３・Ｄ３と、これらの直線Ｄ３・Ｄ３の光軸ＯＺ側の端点（第１の端点）Ａ・Ａから直線Ｄ８に対して傾斜して、直線Ｄ１から離れる方向、かつ、直線Ｄ８に接近する方向に延び、直線Ｄ８に関して、軸対称である、一対の線分（第２の直線）Ｄ４・Ｄ４と、これらの線分Ｄ４における端点Ａ・Ａとは反対側の端点（第２の端点）Ｂ・Ｂ同士を繋いで形成される直線（膨らみの頂き）Ｄ５とから成っている。
【００７５】
すなわち、線分Ｄ４・Ｄ４と直線Ｄ５とで上記の突出部４４を形成している。なお、線分Ｄ４・Ｄ４は、ここでは、直線としているが、直線に限られず、湾曲した線分であってもよい。つまり、突出部４４は、分割線Ｄ２の中央部から膨らんでおり、その膨らみの頂き（直線Ｄ５）がラジアル方向に平行であれば、特に形状は問わない。
【００７６】
さらに、一対の直線Ｄ３は、直線Ｄ１との距離ｈ１が、ホログラム素子２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビーム４７の有効径の半径ｒ１の３０％の距離（ｈ１＝０．３ｒ１）に設定されている一方、直線Ｄ５は、直線Ｄ１との距離ｈ２が、光ビーム４７の有効径の半径ｒ１の６０％の距離（ｈ２＝０．６ｒ１）に設定されていることが好ましい。すなわち、直線Ｄ５は、一対の直線Ｄ３よりも直線Ｄ１から離れて位置することが好ましい。また、直線Ｄ５の長さ（膨らみの頂きの長さ）ｌ１は、光ビーム４７の有効径の半径ｒ１の６０％の距離（ｌ１＝０．６ｒ１）となっていることが好ましい。
【００７７】
また、線分Ｄ４の直線Ｄ８に対する傾斜角度θは、±４５度（θ＝±４５ｄｅｇ）になっていることが好ましい。ここで、±４５ｄｅｇとは、線分Ｄ４が一対の直線からなっているため、一方の線分Ｄ４の傾斜角度が＋４５ｄｅｇであり、他方の線分Ｄ４の傾斜角度が−４５ｄｅｇである。
【００７８】
第２の領域２ｂは、分割線Ｄ２と光軸ＯＺを中心とする円（半径ｒ２）の円弧Ｅ３とによって囲まれた領域である。また、第３の領域２ｃは、直線Ｄ１と光軸ＯＺを中心とする円（半径ｒ２）の円弧Ｅ４とによって囲まれた領域である。なお、半径ｒ２は、対物レンズシフトや調整誤差を考慮して有効径の半径ｒ１より十分大きくなるように設定されている。
【００７９】
以上のような、ｈ１＝０．３ｒ１、ｈ２＝０．６ｒ１、θ=±４５ｄｅｇ、ｌ１＝０．６ｒ１という数値は、本発明者の鋭意検討の結果得られた数値であり、これらの数値については、後に実験結果を用いて、説明する。
【００８０】
このホログラム素子２は、上述したように、半導体レーザ１側から出射した光ビームを０次回折光として光ディスク６側に透過させ、光ディスク６側からの反射光を回折して（＋１次回折光）として光検出器７に導くようになっている（図３参照）。
【００８１】
図４は、光ピックアップ装置１１に備えられた光検出器７の構成を示す、平面図である。光検出器７は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、５つの受光部７ａ〜７ｅで構成されている。
【００８２】
光ディスク６の情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄで反射された光ビームのうち、ホログラム素子２の第１の領域２ａを通過した光ビームの＋１次回折光（第１の光ビーム）は、受光部７ａと受光部７ｂとの境界線上に集光スポットＳＰ１を形成すると共に、第２の領域２ｂを通過した光ビームの＋１次回折光（第２の光ビーム）は、受光部７ｃと受光部７ｄとの境界線上に集光スポットＳＰ２を形成すると共に、第３の領域２ｃを通過した光ビームの＋１次回折光は、受光部７ｅに集光スポットＳＰ３を形成するように、ホログラム素子２の各領域に合わせて、受光部７ａ〜７ｅが設けられている。このように、第１の光ビームと第２の光ビームとは、それぞれ別々の受光部にて受光されるようになっている。
【００８３】
そして、光検出器７の各受光部７ａ〜７ｅで受光された光ビームは、電気信号Ｓａ〜Ｓｅに変換される。これらの電気信号Ｓａ〜Ｓｅは、制御回路５９（図２参照）に入力され、対物レンズ４の焦点位置ずれ量の検出とその調整（補正）、および球面収差の検出とその調整（補正）に使用される。すなわち、制御回路５９は、焦点位置ずれ量を検出する焦点位置ずれ量検出手段と、球面収差を検出する（球面）収差検出手段とを兼ねている。
【００８４】
光検出器７の各受光部７ａ〜７ｅからの電気信号Ｓａ〜Ｓｅは、例えば情報再生回路６０に出力されて、再生信号ＲＦに変換される。この時、光ディスク６に記録されている再生信号ＲＦは、次式に示すように、光検出器７の各受光部７ａ〜７ｅから出力された電気信号Ｓａ〜Ｓｅの総和で与えられる。
【００８５】
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ＋Ｓｅ
まず、電気信号Ｓａ〜Ｓｅを用いた焦点位置ずれ量の検出とその補正について、以下に説明する。ここでは、対物レンズ４の球面収差量が無視できるくらい小さいときに、上記電気信号Ｓａ〜Ｓｅを用いて焦点位置ずれ量を検出して、その補正を行う場合について説明する。
【００８６】
焦点位置のずれ量を検出するためのＦＥＳは、ナイフエッジ法と呼ばれる公知の技術を利用して、以下の演算により生成される。
【００８７】
ＦＥＳ＝（Ｓａ−Ｓｂ）＋（Ｓｃ−Ｓｄ）
なお、説明の便宜上、以下、Ｓａ−Ｓｂを第１の出力信号、Ｓｃ−Ｓｄを第２の出力信号と呼ぶ。このＦＥＳの検出動作を説明する。
【００８８】
まず、光ディスク６の情報記録層６ｃあるいは情報記録層６ｄの何れかに焦点が一致している場合、すなわち、焦点位置がずれていない場合を考える。この場合は、集光スポットＳＰ１は、図４（ａ）に示すように、受光部７ａと受光部７ｂとの境界線上に、受光部７ａと受光部７ｂとの受光量が等しくなるように、集光されるので、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂは０になる。一方、集光スポットＳＰ２も、同図に示すように、受光部７ｃと受光部７ｄとの境界線上に、受光部７ｃと受光部７ｄとの受光量が等しくなるように、集光されるので、第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄも０になる。したがって、ＦＥＳは、０になる。
【００８９】
次に、光ディスク６が、対物レンズ４に近づくか、または遠ざかることによって、焦点位置が、情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄからずれた場合を考える。この場合、図４（ｂ）に示すように、集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とがデフォーカス状態になり、この集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２との形状が、図４（ａ）に示した形状から、図４（ｂ）に示した形状へ変化する。これにより、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂおよび第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄとして、焦点位置のずれに相当した値（０以外の値）が出力される。したがって、ＦＥＳは、焦点位置ずれに相当した０以外の値を示すことになる。
【００９０】
よって、常に焦点位置を情報記録層と一致させておく、すなわち、焦点位置ずれ量を補正するためには、ＦＥＳの出力（値）が常に０となるように、対物レンズ４を光軸ＯＺ方向に移動させればよい。
【００９１】
次に、球面収差が発生している場合に、この球面収差の検出とその補正について説明する。まず、光ピックアップ装置１１の光学系に焦点位置ずれがなく、対物レンズ４の球面収差が発生している場合について考える。この球面収差は、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さの変化や、情報記録層６ｃと情報記録層６ｄ（図３）との層間ジャンプを行う際に発生する。
【００９２】
例えばカバーガラス６ａ（図３）の厚さが変化し、球面収差が発生すると、光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームと、光ビーム外周部付近の光ビームとでは、光ビームの焦点位置（光ビームのビーム径が最小になる位置）が異なってくる。
【００９３】
したがって、ホログラム素子２の第１の領域２ａによって光ビームの光軸ＯＺ付近の光ビームを回折し、光ビームの光軸ＯＺ付近（内周部付近）の光ビーム（第１の光ビーム）の焦点位置ずれ量を検出した、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂの値、および光ビームの外周部付近の光ビームを回折し、光ビームの外周部付近の光ビーム（第２の光ビーム）の焦点位置ずれ量を検出した、第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄの値は、ともに０ではなくなり、それぞれ球面収差量に応じた値になる。
【００９４】
また、球面収差が発生することによる焦点位置ずれの方向は、ビーム内周部とビーム外周部では逆方向になる。したがって、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂと、第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄとの差信号を演算することで、感度の絶対値のより大きいＳＡＥＳが検出される。すなわち、ＳＡＥＳは、以下の演算により得られる。
【００９５】
ＳＡＥＳ＝（Ｓａ−Ｓｂ）−ｋ×（Ｓｃ−Ｓｄ）・・・（２）なお、ｋは、係数である。ここで、ＳＡＥＳの検出動作を説明する。
【００９６】
まず、球面収差が無い場合を考える。球面収差がない場合、図４（ａ）に示すように、集光スポットＳＰ１は、受光部７ａと受光部７ｂとの境界線上に、受光部７ａと受光部７ｂとの受光量が等しくなるように集光するので、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂは０になる。一方、集光スポットＳＰ２も受光部７ｃと受光部７ｄとの境界線上に、受光部７ｃと受光部７ｄとの受光量が等しくなるように集光するので、第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄも０になる。すなわち、集光スポットＳＰ１および集光スポットＳＰ２は、集光状態（フォーカス状態）になっている。したがって、ＳＡＥＳは、０になる。
【００９７】
次に、球面収差が発生している場合を考える。球面収差が発生している場合には、図４（ｃ）に示すように、焦点位置ずれがないにも関わらず、集光スポットＳＰ１および集光スポットＳＰ２は、集光状態からデフォーカス状態に変化する。
【００９８】
したがって、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂおよび第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄは、０以外の値を示すことになる。集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とではデフォーカス方向が逆（焦点位置ずれの方向が逆）になるので、これらの信号（第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂ，第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄ）の差信号を、上記（式２）に代入することによって、検出感度の高いＳＡＥＳを検出できる。
【００９９】
さらに、光ピックアップ装置１１の光学系に若干の焦点ずれが残存した状態で、球面収差が発生した場合を考える。この場合は、球面収差がない場合でも焦点ずれの影響で、集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とがデフォーカス状態になるため、第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂおよび第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄは、０以外の値を示す。焦点ずれが小さい範囲では第１の出力信号Ｓａ−Ｓｂと第２の出力信号Ｓｃ−Ｓｄとの変化は、ほぼ直線とみなせるので、係数ｋを最適化することでＳＡＥＳへの焦点ずれの影響を除去することができる。
【０１００】
球面収差によるデフォーカスは、集光スポットＳＰ１と集光スポットＳＰ２とで逆極性である（焦点ずれの方向が逆方向である）ので、係数ｋの最適化を行ってもＳＡＥＳが出力しなくなることはない。
【０１０１】
ただし、このＳＡＥＳの検出感度の絶対値の大きさについては、後述するように、ホログラム素子の分割形状に応じて変化する。
【０１０２】
従来、（ｉ）ＳＡＥＳの検出感度の変化が少ない、（ｉｉ）ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が大きい（ＳＡＥＳの検出感度が高い）という、（ｉｉ）（ｉｉ）のいずれも満たすホログラム素子は存在していなかった。以下、（ｉ）（ｉｉ）のそれぞれについて説明し、その後、上述したホログラム素子２の具体的な分割パターンの数値（ｈ１＝０．３ｒ１、ｈ２＝０．６ｒ１、θ=±４５ｄｅｇ、ｌ１＝０．６ｒ１；図１参照）の効果について説明する。
【０１０３】
光ピックアップ装置１１では、実際には、光ディスク６の情報記録層６ｃまたは情報記録層６ｄ上に形成されたトラック上に光ビームを集光させるために、対物レンズ４を光ディスク６のラジアル方向（半径方向）に移動させて光ビームを常にトラック上に集光させる、トラッキング制御を行っている。ホログラム素子２と対物レンズ４とが一体で製作されている時は、光ビームの中心とホログラム素子２の中心とが一致するため、問題ないが、ホログラム素子２と対物レンズ４とが分離して光ピックアップ１０に装備されている時は、トラッキング制御によって、光ビームの中心が、ホログラム素子２の中心と一致しない状況が生じる。
【０１０４】
このように、トラッキング制御によって光ビームの中心とホログラム素子２の中心とがラジアル方向にずれると、図１５に示すような従来の分割形状のホログラム素子２１０だと、本来ホログラム素子２１０の領域２１０ａまたは領域２１０ｂで回折されるはずの光ビームの一部が、それぞれ別の領域で回折されてしまう。
【０１０５】
すなわち、本来ホログラム素子２１０の領域２１０ａで回折されるはずの光ビームの一部が領域２１０ｂで回折されたり、本来ホログラム素子２１０の領域２１０ｂで回折されるはずの光ビームの一部が領域２１０ａで回折されたりする。これに伴い、各領域で回折された光ビームが本来の受光部とは異なる受光部に受光される。
【０１０６】
このため、光ビームの中心とホログラム素子２１０の中心とに、ラジアル方向にずれがある場合と、ない場合とでは、光検出器の各受光部からの電気信号が変化する。そのため、球面収差量が一定であっても、光ビームの中心とホログラム素子２１０の中心とのずれ量によってＳＡＥＳが変化する。従って、このＳＡＥＳに基づいて球面収差を補正しても、適切な補正ができないという問題がある。光ビームの中心（光軸）が光ディスク６のラジアル方向へずれることによるＳＡＥＳへの影響を極力抑えるためには、ラジアル方向に平行な直線による分割形状を使用すればよい。
【０１０７】
そこで、従来、光軸ＯＺが光ディスク６のラジアル方向へずれることによるＳＡＥＳへの影響を極力抑える（ＳＡＥＳの検出感度の変化を少なくする）ために、図１６に示すような分割形状のホログラム素子２２０が使用されている。このホログラム素子２２０は、〔背景技術〕の欄で説明したように、ラジアル方向に延びた直線Ｄ２２にて領域が分離されている。従って、光ビームの中心とホログラム素子２２０の中心とがラジアル方向にずれても、本来ホログラム素子２２０の領域２２０ａと領域２２０ｂとで回折されるはずの光ビームが、別の領域で回折されることはない。
【０１０８】
ここで、本発明のホログラム素子２を用いた場合のＳＡＥＳと、光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化と、の関係を示すグラフを図５（ａ）に示す。また、比較例として、図１５に示すような、ホログラム素子２１０を用いた場合と、図１６に示すような、ホログラム素子２２０を用いた場合とのＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を示すグラフを図５（ｂ）〜図５（ｃ）に示す。
【０１０９】
なお、ホログラム素子２１０の（分割）半径ｒ１１は、光ビーム２０８の有効径の半径ｒ１０としたとき、ｒ１１＝０．７ｒ１０とする。ホログラム素子２２０の直線Ｄ２２と直線Ｄ２１との距離ｈ５は、ｈ５＝０．６ｒ１０とする。また、本発明のホログラム素子２の分割線（直線Ｄ３）の位置（直線Ｄ１からの距離）ｈ１は、ｈ１＝０．３ｒ１、ホログラム素子２の分割線（線分Ｄ４）の直線Ｄ１からの距離ｈ２は、ｈ２＝０．６ｒ１とする。
【０１１０】
図５（ａ）〜（ｃ）に示すグラフは、ホログラム素子２・２１０・２２０の中心と、光ビームとの中心がずれていないとき、すなわち、ずれ量が０μｍのときと、ホログラム素子２・２１０・２２０の中心と、光ビームの中心とのずれが、トラッキング制御によってラジアル方向に３００μｍずれたときとのＳＡＥＳとカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を示している。また、対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径を、１．５ｍｍとする。そのため、３００μｍは、有効径の半径の２０％に相当する。
【０１１１】
上記図５（ａ）（ｃ）に示すグラフから、ホログラム素子２の分割線によって光ビームを分離した場合と、ホログラム素子２２０の分割線によって光ビームを分離した場合とは、ホログラム素子２・２２０と光ビームの中心とが３００μｍずれても、ＳＡＥＳの影響はほとんどないことが分かる。
【０１１２】
しかしながら、図５（ｂ）に示すように、ホログラム素子２１０の分割線（第１の半円Ｅ１１）によって光ビームを分割した場合は、ホログラム素子２１０の中心と光ビームの中心とのずれによって、明らかに、ＳＡＥＳが影響を受けることが分かる。
【０１１３】
本実施の形態のホログラム素子２は、図１に示すように、突出部４４以外の部分（両端部；直線Ｄ３）と、突出部４４における頂きに位置する直線Ｄ５と、がラジアル方向に平行な直線（直線Ｄ３・Ｄ５）によって領域が分割されているため、トラッキング制御によって対物レンズシフトが発生して、ホログラム素子２の中心と光ビームの中心とがずれても、光ビームが別の分割領域で回折されることが少なく、ＳＡＥＳの検出感度の変化が小さいことが分かる（図５（ａ）参照）。
【０１１４】
以上より、ＳＡＥＳの検出感度の変化が少ないという観点からは、領域の分割にラジアル方向の直線が用いられている、ホログラム素子２と、ホログラム素子２２０とが、優れていることが分かる。
【０１１５】
しかしながら、ホログラム素子２２０は、その分割形状がＳＡＥＳの検出感度の絶対値が最大となる分割形状（ホログラム素子２１０の分割形状）との形状誤差が大きいため、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が小さい、という問題がある。
【０１１６】
さらに、図５（ａ）〜図５（ｃ）から、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値をホログラム素子２・２１０・２２０において比較すると、以下のことが分かる。
【０１１７】
ホログラム素子２１０の分割線によって光ビームを分離した場合、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が最大となる。ホログラム素子２１０の分割線によって光ビームを分割した場合、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が最大になるのは、光軸ＯＺを中心とする円（対物レンズのアパーチャで規定される光ビーム２０８の有効径の半径ｒ１０の約７０％の半径ｒ１１の円）の円弧Ｅ１１で光ビームを分離することで、分離した光ビームの焦点位置ずれを最大にして検出することができるからである。
【０１１８】
これに対して、ホログラム素子２２０の分割線で光ビームを分離した場合、ホログラム素子２１０の分割形状との形状誤差が大きいため、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値は、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、ホログラム素子２１０のＳＡＥＳの検出感度の絶対値の１／３程度しかない。
【０１１９】
一方、ホログラム素子２の分割線で光ビームを分離した場合のＳＡＥＳの絶対値は、ホログラム素子２１０のＳＡＥＳの絶対値より小さいが、ホログラム素子２１０の分割形状と形状が近似しているため、図（ａ）（ｂ）に示すように、ホログラム素子２２０のＳＡＥＳの感度の絶対値の約２倍の大きさのＳＡＥＳの感度が検出される。
【０１２０】
このように、ホログラム素子２とホログラム素子２１０との分割形状が近似しているのは、図１に示すように、分割線Ｄ２が、その中央部において、ホログラム素子における外周側へと膨らんだ、突出部４４を有しているためである。このような突出部４４を有しているため、ホログラム素子２１０に近似した分割形状で、光ビームの光軸ＯＺに近い部分と、光ビームの外周部に近い部分とによって分割することができる。それゆえ、感度の絶対値が大きいＳＡＥＳを検出することができる。
【０１２１】
換言すれば、ホログラム素子２とホログラム素子２１０との分割形状が近似しているのは、図１に示すように、分割線Ｄ２が、直線Ｄ３・Ｄ３の光軸ＯＺ側の端点（第１の端点）Ａ・Ａから直線Ｄ８に対して傾斜して、直線Ｄ１から離れる方向に延び、直線Ｄ８に関して、軸対称である、一対の線分Ｄ４を有しているためである。
【０１２２】
このような直線Ｄ８に対して傾斜した線分Ｄ４を分割線Ｄ２の一部に有しているため、ホログラム素子２は、光軸ＯＺを中心とする第１の半円Ｅ１１（図１５参照）に近い形の分割パターンとなっている。それゆえ、感度の絶対値が大きいＳＡＥＳを検出することができる。
【０１２３】
以上から、（ｉ）ＳＡＥＳの検出感度の変化が少なく、かつ、（ｉｉ）ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が大きい、という（ｉ）（ｉｉ）の条件を共に満たすのは、本発明のホログラム素子２であることが分かる。
【０１２４】
上記図５（ａ）〜（ｃ）のグラフから、上記（ｉ）（ｉｉ）を満たすためには、ラジアル方向に平行な直線で分割されており、かつ、ホログラム素子２１０の分割線に近似した分割線にてホログラム素子を分割する必要があることが分かる。
【０１２５】
ホログラム素子２の分割線をホログラム素子２１０の分割線に近似させるためには、上述したホログラム素子２上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビームの有効径の半径をｒ１とした時、ｈ１＝０．３ｒ１、ｈ２＝０．６ｒ１、θ=±４５ｄｅｇ、ｌ１＝０．６ｒ１とすることが望ましい。このような数値に設定することによってホログラム素子２の分割線とホログラム素子２１０の分割線とが近似することが図１と図１５との対比により、視覚的に分かるが、以下に、これらの数値が望ましい理由について実験例を用いて説明する。
【０１２６】
図６（ａ）は、図１に示す距離ｈ２を０．４ｒ、０．６ｒ、０．８ｒにした場合の、ＳＡＥＳと光ディスク６のカバーガラス６ａの厚さ変化との関係を示す、グラフである。同図に示すように、距離ｈ２を０．４ｒ１とした場合、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値は、距離ｈ２を０．６ｒ１、０．８ｒ１とした場合のＳＡＥＳの検出感度の絶対値よりも小さい。
【０１２７】
さらに、図６（ｂ）に、距離ｈ２を０．８ｒ１にし、ホログラム素子２の中心と光ビームの中心とがずれていないときと、ホログラム素子２の中心と光ビームの中心とが、トラッキング制御によって、光ディスク６のラジアル方向に３００μｍずれたときのＳＡＥＳとカバーガラスの厚さ変化との関係を示す。
【０１２８】
距離ｈ２を０．８ｒ１にした場合は、図５（ａ）に示す距離ｈ２を０．６ｒ１にした場合と比較して、ホログラム素子２と光ビームの中心ずれによって、ＳＡＥＳの検出感度は、大きく影響を受ける（変化が大きい）。このため、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値の大きさおよびＳＡＥＳの検出感度の変化の観点から、距離ｈ２を０．６ｒ１とするのが好ましいことが分かる。
【０１２９】
図７は、図１に示す距離ｈ１を０．２ｒ１、０．３ｒ１、または０．４ｒ１にした場合の、ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化（μｍ）との関係を示す、グラフである。同図に示すように、距離ｈ１が０．２ｒ１、０．４ｒ１のときは、距離ｈ１を０．３ｒ１にした場合に比べて、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が小さくなる。このため、距離ｈ１を０．３ｒ１にするのが望ましいことが分かる。
【０１３０】
図８（ａ）は、図１に示す長さｌ１を０．４ｒ１、０．６ｒ１、または０．８ｒ１にした場合の、ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化（μｍ）との関係を示す、グラフである。
【０１３１】
同図から、長さｌ１が、０．８ｒ１、０．６ｒ１、０．４ｒ１の順でＳＡＥＳの検出感度の絶対値が小さくなることが分かる。従って、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値の観点からは、長さｌ１を０．８ｒ１、または０．６ｒ１にすることが好ましい。
【０１３２】
さらに、図８（ｂ）は、ｌ１を０．８ｒにし、ホログラム素子２の中心と光ビームの中心とがずれていないときと、ホログラム素子２の中心と光ビームの中心とが、トラッキング制御によって光ディスク６のラジアル方向に３００μｍずれたときのＳＡＥＳとカバーガラスの厚さ変化（μｍ）との関係を示す、グラフである。
【０１３３】
図５（ａ）に示す長さｌ１を０．６ｒ１にした場合と比較して、長さｌ１が０．８ｒ１のときのホログラム素子２は、図８（ｂ）に示すように、光ビームの中心ずれによって、ＳＡＥＳの検出感度は、大きく影響を受ける（変化が大きい）。以上のことより、長さｌ１を０．６ｒにすることが望ましいことが分かる。
【０１３４】
図９は、図１に示す傾斜角度θを±４５ｄｅｇ、±９０ｄｅｇにした場合の、ＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化（μｍ）との関係を示す、グラフである。同図から分かる通り、傾斜角度θを±４５ｄｅｇにすることによって、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が大きくなる。従って、傾斜角度θを±４５ｄｅｇにするのが望ましいことが分かる。
【０１３５】
なお、光ディスク６の情報記録層６ｃ・６ｄから反射した光ビームを光検出器７に導くための手段として、ホログラム素子２を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ビームスプリッタとウェッジプリズムとを組み合わせたものを使用しても良い。つまり、本発明の集光光学系としては、ホログラム素子２に限定されない。しかしながら、装置の小型化を図る点からは、ホログラム素子２を使用するのが好ましい。
【０１３６】
また、本実施の形態では、球面収差補正機構としてコリメートレンズ３を駆動したが、コリメートレンズ３と対物レンズ４の間に配置したビームエキスパンダ（図示せず）を構成する２つのレンズの間隔を調整する機構を用いてもよい。つまり、ビームエキスパンダを構成する２つのレンズの間隔を調整する機構を球面収差補正手段としてもよい。
【０１３７】
また、上記では、光源と光検出器を一体化したホログラム素子レーザの例で説明したが、後述するように、光源に単体の半導体レーザを用いて、ＰＢＳにより光路を分割してＰＢＳ反射光を光検出器で受光する構成とすることも可能である。この場合は、復路の光学系に光ビーム分離手段を配置すればよい。
【０１３８】
上記した本発明の収差検出装置は、光集積ユニットを備えた光ピックアップ装置にも適用することができる。図１０は、光集積ユニット１００を備えた光ピックアップ８１の概略構成を示す説明図である。なお、この光ピックアップ８１を駆動制御するための駆動制御部については、上記した光ピックアップ１０を駆動制御するための駆動制御部５１と同一であるため、その説明は省略する。
【０１３９】
図１０に示した光ピックアップ８１は、光集積ユニット１００と、コリメートレンズ３と、対物レンズ４とを備えている。
【０１４０】
図１０において、光集積ユニット１００に搭載された光源（半導体レーザ）１０１から出射した光ビームは、コリメートレンズ３により平行光にされた後、対物レンズ４を介して光ディスク６に集光される。そして、光ディスク６から反射した光ビーム（以下、これを「戻り光」と呼ぶ）は、再び対物レンズ４とコリメートレンズ３を通過して、光集積ユニット１００に搭載された光検出器１１２上に受光される。
【０１４１】
図１１（ａ）（ｂ）は、図１０において図示した光集積ユニット１００の構成を示す、構成図である。なお、図１１（ａ）は、図１０に示す光集積ユニット１００の光軸方向（ｚ方向）から見た平面図である。一方、図１１（ｂ）は、図１０に示す光集積ユニット１００をｙ方向から見た側面図である。
【０１４２】
光集積ユニット１００は、図１１（ｂ）に示すように、半導体レーザ１０１と、光検出器１１２と、偏光ビームスプリッタ１１４と、偏光回折素子１１５と、１／４波長板１１６と、パッケージ１１７とを備えている。
【０１４３】
パッケージ１１７は、ステム１１７ａと、ベース１１７ｂと、キャップ１１７ｃとによって構成されている。キャップ１１７ｃには、光を通過させるための窓部１１７ｄが形成されている。パッケージ１１７内には、半導体レーザ１０１および光検出器１１２が搭載されている。
【０１４４】
図１１（ａ）は、パッケージ１１７内での半導体レーザ１０１と光検出器１１２との配置関係を示すために、パッケージ１１７を、図１１（ｂ）に図示した光軸方向（ｚ方向）から（すなわち、キャップ１１７ｃの窓部１１７ｄ側から）見た平面図である。
【０１４５】
なお、図の煩雑化を避けるため、図１１（ａ）では、偏光ビームスプリッタ１１４と、偏光回折素子１１５と、１／４波長板１１６とは省略している。
【０１４６】
図１１（ａ）に示すように、ステム１１７ａ上に光検出器１１２が搭載されており、ステム１１７ａの側部に半導体レーザ１０１が設けられている。半導体レーザ１０１から出射する光ビーム１２０の光路と、光検出器１１２に受光される戻り光（非回折光１２２・１次回折光１２３）の光路とが確保されるように、半導体レーザ１０１の光ビーム出射部および光検出器１１２の受光部が、キャップ１１７ｃに形成された窓部１１７ｄの領域に含まれるように配置されている。
【０１４７】
次に、図１１（ｂ）に基づいて、各構成部材の配置を説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜上、偏光ビームスプリッタ１１４における半導体レーザ１０１から出射する光ビーム１２０が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１１４の光ビーム入射面とし、偏光ビームスプリッタ１１４における戻り光が入射する面を、偏光ビームスプリッタ１１４の戻り光入射面とする。また、偏光回折素子１１５における半導体レーザ１０１から出射する光ビーム１２０が入射する面を、偏光回折素子１１５の光ビーム入射面とし、偏光回折素子１１５における戻り光が入射する面を、偏光回折素子１１５の戻り光入射面とする。
【０１４８】
図１１（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ１１４は、パッケージ１１７上に配置されている。具体的には、偏光ビームスプリッタ１１４の光ビーム入射面が、上記窓部１１７ｄを覆うように、パッケージ１１７上に配置されている。
【０１４９】
偏光回折素子１１５は、その光ビーム入射面が、偏光ビームスプリッタ１１４の戻り光入射面に対向するように、かつ、半導体レーザ１０１から出射する光ビーム１２０の光軸上に、配置されている。
【０１５０】
半導体レーザ１０１は、波長λ＝４０５ｎｍの光ビーム１２０を出射するものを使用している。さらに、光ビーム１２０は、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）である。半導体レーザ１０１から出射された光ビーム１２０は、偏光ビームスプリッタ１１４に入射する。
【０１５１】
偏光ビームスプリッタ１１４は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）面（機能面）１１４ａと、反射ミラー（反射面）１１４ｂとを有している。
【０１５２】
ＰＢＳ面１１４ａは、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｘ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｐ偏光）を透過し、偏光振動面に垂直な偏光振動面を有する、すなわち、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）を反射するような特性をもつ。
【０１５３】
ＰＢＳ面１１４ａは、半導体レーザ１０１から出射されたＰ偏光を有する光ビーム１２０の光軸上に、光ビーム１２０が透過するように配置されている。上記反射ミラー１１４ｂは、ＰＢＳ面１１４ａに対して平行になるように配置されている。
【０１５４】
ＰＢＳ面１１４ａに入射した光ビーム１２０（Ｐ偏光）は、ＰＢＳ面１１４ａをそのまま透過する。ＰＢＳ面１１４ａを透過した光ビーム１２０は、次に、偏光回折素子１１５に入射する。
【０１５５】
次に、この偏光回折素子１１５について詳細に説明する。偏光回折素子１１５は、第１の偏光ホログラム素子１３１および第２の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）１３８から構成されている。
【０１５６】
第１の偏光ホログラム素子１３１および第２の偏光ホログラム素子１３８は、ともに、光ビーム１２０の光軸上に配置されており、第１の偏光ホログラム素子１３１は、第２の偏光ホログラム素子１３８よりも半導体レーザ１０１側に配置された構成となっている。
【０１５７】
第１の偏光ホログラム素子１３１は、Ｐ偏光を回折させてＳ偏光を透過させる一方、第２の偏光ホログラム素子１３８は、Ｓ偏光を回折させてＰ偏光を透過させる。これら偏光の回折は、各偏光ホログラム素子１３１・１３８に形成された溝構造（格子）によって行われ、回折角度は、上記格子のピッチ（以下、これを格子ピッチとよぶ）によって規定される。
【０１５８】
第１の偏光ホログラム素子１３１には、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）を検出するための３ビーム生成用のホログラムパターンが形成されている。
【０１５９】
すなわち、ＰＢＳ面１１４ａを透過したＰ偏光の光ビーム１２０は、偏光回折素子１１５を構成する第１の偏光ホログラム素子１３１に入射すると、回折されてＴＥＳを検出するための３ビーム（メインビームおよび、２つのサブビーム）となって第１の偏光ホログラム素子１３１から出射する。なお、上記第１の偏光ホログラム素子１３１の詳細なホログラムパターンについては、後述する。なお、３ビームを用いたＴＥＳ検出方法としては、３ビーム法や、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法や、位相シフトＤＰＰ法等を用いることができる。
【０１６０】
第２の偏光ホログラム素子１３８は、入射した光のうち、Ｓ偏光は回折させる一方、Ｐ偏光はそのまま透過させる。具体的には、第２の偏光ホログラム素子１３８は、入射したＳ偏光を、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折する。
【０１６１】
すなわち、第１の偏光ホログラム素子１３１を出射したＰ偏光の光ビーム１２０は、第２の偏光ホログラム素子１３８に入射し、そのまま透過する。第２の偏光ホログラム素子１３８を透過したＰ偏光の光ビーム１２０は、上記１／４波長板１１６に入射する。なお、第２の偏光ホログラム素子１３８の詳細なホログラムパターン（分割形状）については、上記したホログラム素子２の分割形状と同一である。
【０１６２】
上記１／４波長板１１６は、直線偏光を入射し、円偏光に変換して出射することができる。したがって、１／４波長板１１６に入射したＰ偏光の光ビーム１２０（直線偏光）は、円偏光の光ビームに変換されて、光集積ユニット１００から出射する。
【０１６３】
光集積ユニット１００から出射した円偏光の光ビームは、図１０に示したように、コリメートレンズ３により平行光にされた後、対物レンズ４を介して光ディスク６に集光される。そして、光ディスク６によって反射された光ビームは、すなわち戻り光は、再び対物レンズ４とコリメートレンズ３を通過して、再び光集積ユニット１００の１／４波長板１１６に入射する。
【０１６４】
光集積ユニット１００の１／４波長板１１６に入射する戻り光は円偏光であり、１／４波長板１１６によって、図示した光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向の偏光振動面を有する直線偏光（Ｓ偏光）に変換される。Ｓ偏光の戻り光は、第２の偏光ホログラム素子１３８に入射する。
【０１６５】
第２の偏光ホログラム素子１３８に入射したＳ偏光の戻り光は、上述したように、０次回折光（非回折光）と、±１次回折光（回折光）とに回折されて出射する。回折されたＳ偏光の戻り光（０次回折光および±１次回折光）は、第１の偏光ホログラム素子１３１に入射し、そのまま透過する。次に、Ｓ偏光の戻り光は、上記偏光ビームスプリッタ１１４に入射し、ＰＢＳ面１１４ａによって反射され、反射ミラー１１４ｂによってさらに反射されて偏光ビームスプリッタ１１４から出射する。偏光ビームスプリッタ１１４から出射したＳ偏光の戻り光は、光検出器１１２に受光される。なお、この光検出器１１２の受光部パターンについては、後述する。
【０１６６】
次に、図１２を用いて、第１の偏光ホログラム素子１３１に形成されるホログラムパターンについて説明する。
【０１６７】
図１２は、第１の偏光ホログラム素子１３１に形成されるホログラムパターンを示した模式図である。ホログラムパターンとしては、３ビーム法または差動プッシュプル法（ＤＰＰ法）を用いたトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）の検出のための規則的な直線格子でもよいが、ここでは位相シフトＤＰＰ法を採用した場合について説明する。
【０１６８】
図１２における第１の偏光ホログラム素子１３１のホログラムパターンは、領域１３１ａと領域１３１ｂとの２つの領域で構成されている。領域１３１ａと領域１３１ｂとは、周期構造の位相差が１８０度異なっている。このような周期構造とすることでサブビームのプッシュプル信号振幅がほぼ０となり、対物レンズシフトやディスクチルトに対してオフセットがキャンセル可能になる。
【０１６９】
第１の偏光ホログラム素子１３１上の光ビーム１２０は、領域１３１ａと領域１３１ｂに対して正確な位置あわせをするほど、良好なオフセットキャンセル性能が得られる。また、光ビーム１２０の有効径が大きいほど、経時変化や温度変化によって光ビーム１２０と領域１３１ａとの位置ずれおよび、光ビーム１２０と領域１３１ｂとの位置ずれが発生した場合の影響を小さくすることができる。なお、図１２では、第１の偏光ホログラムに照射される光ビームは、参照符号１３４で示されている。
【０１７０】
第２の偏光ホログラム素子１３８に形成されるホログラムパターンは図１と全く同じである。すなわち、第２の偏光ホログラム素子１３８のホログラムパターンは、３つの領域（第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、第３の領域２ｃ）から構成される。そして、球面収差を補正するために用いられるＳＡＥＳは、第１の領域２ａおよび第２の領域２ｂからの＋１次回折光を用いて検出できる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられるＦＥＳは、第１の領域２ａ、第２の領域２ｂ、および第３の領域２ｃからの±１次回折光を用いたダブルナイフエッジ法によって検出できる。
【０１７１】
本発明では、０次回折光を、ＲＦ信号等の高速信号の検出に用いる。また、第１の偏光ホログラム素子１３１と第２の偏光ホログラム素子１３８とは、マスク精度で正確な位置決めをして一体的に作製することが可能である。したがって、所定のサーボ信号が得られるように第２の偏光ホログラム素子１３８の位置調整を行うと同時に、第１の偏光ホログラム素子１３１の位置調整が完了する。すなわち、光集積ユニット１００の組立調整が容易になる共に、調整精度が高いという効果が得られる。
【０１７２】
さらに、第２の偏光ホログラム素子１３８が、図１に示すような分割形状の場合、第２の偏光ホログラム素子１３８の上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビーム４７の有効径がＸ方向に移動した場合には、第１の領域２ａから検出される光量と第２の領域２ｂから検出される光量の比率が変化する。一方、第２の偏光ホログラム素子１３８の上での対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビーム４７の有効径がＹ方向に移動した場合には、第１の領域２ａから検出される光量と第２の領域２ｂから検出される光量を加算した光量と第３の領域２ｃから検出される光量の比率が変化する。したがって、これらの光量関係を利用して第２の偏光ホログラム素子１３８と対物レンズ４のアパーチャで規定される光ビーム４７の有効径の中心位置を合わせることが可能になる。その結果、位置あわせの分割パターンを形成する必要がないので、光ビームの全領域を利用したダブルナイフエッジ法によるＦＥＳの検出が可能になるので、安定したフォーカス制御を行うことができる。
【０１７３】
一方、図１６に示す従来技術である、直線で分割した場合には、光ビームの中心と、ホログラム素子の中心とがラジアル方向に位置ずれした場合に光量変化が得られないので、位置あわせができない。したがって、球面収差検出に利用する半円領域とは反対側の半円領域をトラック方向の分割線で２分割して、位置ずれ信号を検出する必要がある。このような構成にすると光ビームの全領域を利用してダブルナイフエッジ法を利用した安定したフォーカス制御を行うことができなくなる。
【０１７４】
次に、図１３（ａ）（ｂ）を用いて、第２の偏光ホログラム素子１３８に形成されるホログラムパターンと光検出器１１２の受光部パターンの関係について説明する。
【０１７５】
図１３（ａ）は、図６における光ディスク６のカバーガラス６ａの厚みに対して、対物レンズ４による集光ビームに球面収差が発生しないように、コリメートレンズ３の光軸方向の位置調整がなされている状態で情報記録層６ｃ上に合焦状態に集光している場合の、光検出器１１２上での光ビームを示している。
【０１７６】
さらに、第２の偏光ホログラム素子１３８の３つの領域（第１の領域２ａ，第２の領域，第３の領域２ｃ；図１参照）と＋１次回折光の進行方向との関係も示している。なお、実際は、第２の偏光ホログラム素子１３８の中心位置は、受光部１１２ａ〜受光部１１２ｄの中心位置に対応する位置に設置されるが、説明のため、光軸方向（ｚ方向）に対してｙ方向にずらして図示している。
【０１７７】
図１３（ａ）に示すように、光検出器１１２は、１４個の受光部（受光部１１２ａ〜受光部１１２ｎ）で構成されている。往路光学系において第１の偏光ホログラム素子１３１で形成された３つの光ビーム（メインビーム，２つのサブビーム）１２１（図１１（ｂ）参照）は、光ディスク６で反射して復路光学系において第２の偏光ホログラム素子１３８により非回折光（０次回折光）１２２（図１１（ｂ）参照）と回折光（±１次回折光）１２３（図１１（ｂ）参照）に分離される。
【０１７８】
光検出器１１２は、非回折光１２２および回折光１２３のうち、ＲＦ信号やサーボ信号の検出に必要な光ビームを受光するための受光部（受光部１１２ａ〜受光部１１２ｎ）を備えている。
【０１７９】
具体的には、第２の偏光ホログラム素子１３８の３つの非回折光（０次回折光）１２２と、９つの回折光１２３の合計１２個のビームが形成される。そのうち、非回折光（０次回折光）１２２は、プッシュプル法によるＴＥＳ検出ができるように、ある程度の大きさを有した光ビームとなるように設計される。非回折光（０次回折光）１２２のビーム径がある程度の大きさを有するように、光検出器１１２を、非回折光１２２の集光点に対して若干奥側にずらした位置に設置している。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、光検出器１１２を非回折光１２２の集光点に対して手前側にずらした位置に設置するものであってもよい。
【０１８０】
このように、ある程度の大きさの光ビーム径を有した光ビームが受光部１１２ａ〜１１２ｄの境界部に集光されるので、これらの４つの受光部（受光部１１２ａ〜受光部１１２ｄ）の出力が等しくなるように調整することで、非回折光１２２と光検出器１１２との位置調整が可能である。
【０１８１】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の状態から、図６における対物レンズ４が光ディスク６に近づいた場合の、光検出器１１２上での光ビームを示している。対物レンズ４が光ディスク６に近づくことによって、光ビームのビーム径が大きくなる。しかしながら、受光部１１２ａ〜受光部１１２ｎからの光ビームのはみ出しは発生していない。
【０１８２】
次に、図１３（ａ）（ｂ）を用いて、サーボ信号生成の動作について説明する。なお、ここでは受光部１１２ａ〜１１２ｎの出力信号をそれぞれ電気信号Ｓａ〜Ｓｎと表す。
【０１８３】
ＲＦ信号（ＲＦ）は、非回折光を用いて検出する。すなわち、ＲＦ信号（ＲＦ）は、
ＲＦ＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ
で与えることができる。
【０１８４】
位相シフトＤＰＰ法によるＴＥＳは、
ＴＥＳ＝｛（Ｓａ＋Ｓｂ）−（Ｓｃ＋Ｓｄ）｝−α｛（Ｓｅ−Ｓｆ）＋（Ｓｇ−Ｓｈ）｝
で与えられる。なお、ここで、αは対物レンズシフトや光ディスクチルトによるオフセットをキャンセルするのに最適な係数に設定される。
【０１８５】
ＦＥＳは、ダブルナイフエッジ法を用いて検出する。すなわち、ＦＥＳは、
ＦＥＳ＝（Ｓｍ−Ｓｎ）−｛（Ｓｋ＋Ｓｉ）−（Ｓｌ＋Ｓｊ）｝
で与えられる。
【０１８６】
また、ＳＡＥＳについては、
ＳＡＥＳ＝（Ｓｉ−Ｓｊ）−ｋ（Ｓｋ−Ｓｌ）
で与えられ、このＳＡＥＳについての説明は上記と同一であるため、その説明を省略する。
【０１８７】
なお、収差検出装置は、集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離する光ビーム分離手段と、上記光ビーム分離手段によって分離された２つの光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段とを備えた収差検出装置において、上記光ビーム分離手段は、ラジアル方向の複数の直線と、光軸を通るトラック方向の直線に対して軸対称で所定角度だけ傾斜した直線対とで構成される境界線により分離された第１の領域と第２の領域を備えていてもよい。
【０１８８】
また、収差検出装置は、上記光軸とラジアル方向の直線との距離が、光ビーム分離手段上の光ビーム半径の３０％から６０％の範囲に設定されていてもよい。また、収差検出装置は、上記直線対の傾斜角度が略４５度であってもよい。
【０１８９】
また、光ピックアップ装置は、光源と、上記光源から照射される光ビームを光記録媒体に集光させる集光光学系と、上記集光光学系を通過した光ビームを、該光ビームの光軸を含む第１の光ビームと、該光ビームの光軸を含まない第２の光ビームとに分離する光ビーム分離手段と、上記光ビーム分離手段によって分離された２つの光ビームの焦点位置に基づいて、上記集光光学系の球面収差を検出する球面収差検出手段と、上記球面収差検出手段によって検出された球面収差を補正する球面収差補正手段とを備え、上記光ビーム分離手段は、ラジアル方向の複数の直線と、光軸を通るトラック方向の直線に対して軸対称で所定角度だけ傾斜した直線対とで構成される境界線により分離された第１の領域と第２の領域を備えていてもよい。
【０１９０】
また、光ピックアップ装置は、上記光軸とラジアル方向の直線との距離が、光ビーム分離手段上の光ビーム半径の３０％から６０％の範囲に設定されていてもよい。また、光ピックアップ装置は、上記直線対の傾斜角度が略４５度であってもよい。
【０１９１】
本発明は、トラッキング制御時に対物レンズが移動した場合においても、収差検出信号の感度変化が発生しないように光分離手段の分割パターンを最適化した収差検出装置およびこの収差検出装置を備えた光ピックアップ装置に利用できる。
【０１９２】
また、上記のホログラム素子２は、光ビームの有効径の半径の３０％と６０％との２つのラジアル方向の直線Ｄ３・Ｄ５と、傾斜した線分Ｄ４とで分割されている。そのため、トラッキングによるＳＡＥＳの検出感度の変化を受けにくく、かつ、傾斜した線分Ｄ４と、ラジアル方向の直線Ｄ３・Ｄ５とで囲われた領域における球面収差成分が追加されるため、ＳＡＥＳの検出感度の絶対値が大きくなる。
【０１９３】
さらに、直線の傾斜角度θを４５度に設定している。つまり、ホログラム素子２は、その分割形状がＳＡＥＳの検出感度が最大となる分割形状と、近似している。それゆえ、高いＳＡＥＳの信号品質が確保できる。
【０１９４】
また、ホログラム素子の境界線がラジアル方向の複数の直線を有しているため、対物レンズシフトの影響を受けにくく、トラッキング制御時に対物レンズシフトが発生しても球面収差誤差信号の検出感度の変化が小さい。したがって、トラッキング制御が行われても、常に精度よく球面収差を検出し、補正することができる。本発明によれば、光ビームを分離する光ビーム分離手段の分割形状（分割パターン）を最適化することができる。
【０１９５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明は、光ディスクなどの光記録媒体に情報を記録・再生する光ピックアップ装置の光学系の調整に好適に利用することができる。    
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】本発明の光ピックアップ装置に用いられるホログラム素子のホログラムパターンの詳細を示す説明図である。
【図２】本発明の光ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】図１のホログラム素子を備えた光ピックアップ装置の概略構成を示す説明図である。
【図４】（ａ）は焦点ずれと球面収差のない状態での光検出器上での集光スポットの集光状態を示す説明図であり、（ｂ）は球面収差のない状態で焦点ずれが発生している場合の光検出器上での集光スポットの集光状態を示す説明図であり、（ｃ）は焦点ずれのない状態で球面収差が発生している場合の光検出器上での集光スポットの集光状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は、図１にホログラム素子を用いた光ピックアップ装置におけるＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を対物レンズシフトがない場合と対物レンズシフトがある場合を対比して示すグラフであり、（ｂ）は、図１５に示す第１の従来例のホログラム素子を用いた光ピックアップ装置におけるＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を対物レンズシフトがない場合と対物レンズシフトがある場合を対比して示すグラフであり、（ｃ）は、図１６に示す従来例のホログラム素子を用いた光ピックアップ装置におけるＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を、対物レンズシフトがない場合と対物レンズシフトがある場合を対比して示すグラフである。
【図６】（ａ）は、図１に示す距離ｈ２が、０．４ｒ１、０．６ｒ１、０．８ｒ１であるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、図１に示す距離ｈ２が、０．８ｒ１であるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を、対物レンズシフトがない場合と対物レンズシフトがある場合を対比して示すグラフである。
【図７】図１に示す距離ｈ１が、０．２ｒ１、０．３ｒ１、０．４ｒ１であるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳとカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、図１に示すｌ１の長さが、０．４ｒ１、０．６ｒ１、０．８ｒ１であるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、ｌ１が０．８ｒ１であるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を、対物レンズシフトがない場合と対物レンズシフトがある場合とを対比して示すグラフである。
【図９】図１に示す傾斜角度θが±４５ｄｅｇ、±９０ｄｅｇであるホログラム素子を用いた場合のＳＡＥＳと光ディスクのカバーガラスの厚さ変化との関係を示すグラフである。
【図１０】光集積ユニットを備えた光ピックアップ装置の概略構成を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は、図１０に示す光集積ユニットの概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、図１０に示す光集積ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の光集積ユニットに用いられる第１の偏光ホログラム素子のホログラムパターン示す、説明図である。
【図１３】（ａ）は、図７の光集積ユニットに用いられる第２の偏光ホログラム素子のホログラムパターンと、光検出器上の集光スポットの関係を球面収差と焦点ずれが共に発生していない場合の集光状態を示す説明図であり、（ｂ）は、同じく球面収差の発生していない状態で対物レンズが光ディスクに近づいた場合の集光状態を示す説明図である。
【図１４】従来例の光ピックアップ装置の概略構成を示す説明図である。
【図１５】第１の従来例の光ピックアップ装置のホログラム素子の詳細を示す説明図である。
【図１６】第２の従来例の光ピックアップ装置のホログラム素子の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１９８】
２                  ホログラム素子（光ビーム分離手段）
４                  対物レンズ（集光光学系）
６                  光ディスク（光記録媒体）
７                  光検出器（光検出手段）
１１                光ピックアップ装置
３３                収差検出装置
４４                突出部（膨らみ）
５８                球面収差補正機構駆動回路（球面収差補正手段）
５９                制御信号生成回路（球面収差検出手段）
８１                光ピックアップ装置
１１２              光検出器（光検出手段）
１３８              第２の偏光ホログラム素子（光ビーム分離手段）
７ａ〜７ｅ          受光部
１１２ａ〜１１２ｎ  受光部
Ａ                  端点（第１の端点）
Ｂ                  端点（第２の端点）
Ｄ１                直線（第１の境界線）
Ｄ２                分割線（第２の境界線）
Ｄ３                直線（第１の直線）
Ｄ４                線分（第２の直線）
Ｄ５                直線（膨らみの頂き）
Ｄ８                直線（トラック直線）
ｈ１                距離（第１の直線と第１の境界線との距離）
ｈ２                距離（膨らみの頂きと第１の境界線との距離）
ｒ１                半径（光ビームの有効径の半径）
ｌ１                長さ（膨らみの頂きの長さ）
θ                  傾斜角度（第２の直線とトラック直線との成す角度）
ＯＺ                光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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